acero reciclable

Desarrollo Sostenible en la utilización de materias primas ArcelorMittal Asturias Direccion de Medio Ambiente

6 de Noviembre 2008

V Jornadas Quinta la Vega "Las Industrias Siderúrgicas, Energéticas y Cementeras. El Aprovisionamiento"

Amparo del Olmo Roales

V Jornadas Quinta la Vega "Las Industrias Siderúrgicas, Energéticas y Cementeras. El Aprovisionamiento“ - Amparo Del Olmo Roales

Indice

• El acero, un material eternamente reciclable• Proceso siderúrgico• Diagrama general del reciclado de materiales siderurgia integral

Sostenibilidad en el uso de materias primas: Residuos y subproductos • Proceso de generación: Hornos Altos y Acería LD• Aglomeración de lodos y polvos siderúrgicos: pelletizado/briqueteado• Escorias de Horno alto y Acería LD

- Tipos y producción- Utilizaciones y mercados

• Otras actividades realizadas para el aprovechamiento de residuos• I+D ZERORES


El acero, un material eternamente reciclable

• El acero es el material de referencia para proteger el medio ambiente: ofrece prestaciones superiores a las de otros materiales y una excelente aptitud al reciclaje. En algunas aplicaciones, el 90% del acero utilizado es material reciclado.

• Los datos publicados por la Asociación de Productores Europeos de Aceros para Envases (APEAL) indican que en Europa se recicla el 66% de los envases de acero.

• A escala mundial, el reciclaje de acero supone una reducción anual de emisiones de CO2 de aproximadamente 600 millones de toneladas.


Torpedo

Desulfuración

Tren de bandasen caliente

BOBINA CALIENTE

Hornos Altos

ColadaContinua

Convertidor

SLABS

Baterías de cok

Sinterización

Arrabio

Chatarra

Chatarra

CHAPA GRUESATren de Chapa Gruesa

SLABS

Tren tándem Recocidocontinuo

Recocidoen campana

BOBINA DECAPADA

GALVANIZADOLíneas de galvanizado

Decapado

HOJALATALíneas dehojalata

Trenestémper

PREPINTADOLínea de prepintado

PALANQUILLASALAMBRÓN

Tren de Alambrón

Tren de CarrilCARRIL

BLOOMSColada

Continua

Convertidor

Tren tándem

ArcelorMittal Asturias: Proceso de producción

Mineral de hierro(Almacenamiento)

Carbón(Almacenamiento)


Sostenibilidad en el uso de materias primas: Residuos y subproductos

- Uno de los pilares básicos de la política ambiental del grupo ArcelorMittal es la optimización del uso de materias primas.

- Las actividades de gestión ambiental en este campo van encaminadas a la mejora del aprovechamiento de residuos y subproductos producidos dentro del propio proceso siderúrgico (gestión sostenible del consumo de materias primas) o para su aprovechamiento en empresas externas.

- La distribución de los principales residuos y subproductos producidos en 2007 ha sido la siguiente:

54,9%

24,3%1,4%

0,4%3,4%

0,9%8,5% 0,9% 5,3%

Escorias HHAA Escorias LDSubproductos Cok Lodos LDLodos HHAA Polvos captaciones (LD, HHAA, otros)Lodos laminación en caliente CascarillasHCl regenerado


Diagrama general del reciclado de materiales siderurgia integral


Tipos y cantidades. Proceso de generación: Hornos Altos

Año 2007 kg/ t arrabio Destino finalPolvos captaciones Hornos Altos 2,4 SinterLodos hornos altos 5,2 CementeraPolvo de botellón 5,2 SinterEscoria granulada 210,2 Industria Cemento/VidreoEscoria cristalizada 101,6 Obra pública

PRODUCCION GAS HA MJ/ t arrabio 5007

CONSUMO INTERNO MJ/ t arrabio 2494

CONSUMO EXTERNO MJ/ t arrabio 2347

PERDIDAS (ANTORCHAS) MJ/ t arrabio 166


APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LOS GASES SIDERÚRGICOS

AVILÉS

GIJÓN

Gas de Hornos Altos

DistribuciónConsumo Interno... 50,52 %Antorcha…….…..…..0,95 %VENTA……….…….48,53 %

ComposiciónCO2……….....….. 1,50 %CO ……………...6,19 % CH4……..…...….23,85 %H2………...….….62,63 %Otros………….….5,83 %

Gas de Baterías de Coque

DistribuciónConsumo Interno.. 75,10 %Antorcha…….…..…..0,20 %VENTA……….…….24,70 %

ComposiciónCO2 ………..….. 22,25 %CO……….....…..22,67 % N2 ……………..…50,29 %Otros….....……….4,79 %

Gas de Acería Gas de Baterías de CoqueDistribución

Antorcha…….…..…..28.22 %VENTA………...…….71,78 %

ComposiciónCO2 ………..….. 12,84 %CO……….....…..70,58 %N2 ………….……15,43 % Otros……….....…1,15 %

DistribuciónConsumo Interno… 82,14 %Antorcha…….…..…..3,74 %VENTA……….…….14,12 %

ComposiciónCO2………...….. 1,40 %CO………......…..5,32 % CH4 ………....….26,11 %H2 …………...… 60,55 %Otros……………6,62 %

Los gases siderúrgicos generados en el proceso, se aprovechan a su vez en el mismo evitando la utilización de otros combustibles fósiles

En 2007, el volumen de gases siderúrgicos consumido internamente en nuestro proceso evitó la generación adicional de 1.350.000 t CO2

*

(*) suponiendo como combustible alternativo el Gas Natural

Los gases siderúrgicos generados en el proceso siderúrgico integral, son intrínsecos a la actividad siderúrgica no pudiendo por tanto evitar su generación. Por tanto la disponibilidad de los mismos viene asociada la funcionamiento de nuestras instalaciones.

El destino final de los mismos es su combustión, pudiendo realizarse ésta con o sin aprovechamiento energético.


Escorias de Horno Alto

Escoria granulada

Escoria cristalizada

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

0

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

Cris

taliz

ada

Gra

nula

da

Esco

ria d

e H

orno

Alto

(Mt)

- Producidas más de 1,25 Mt índice de reciclado del 100%

- Incorporados sistemas granuladores INBA (24 M€ outsorcing) para la fabricación de aproximadamente el 90% de escoria granulada, destinada principalmente a la industria del cemento (cementos siderúrgicos: CEM III/A (36-65% GGBS) CEM III/B (36-80% GGBS) CEM V/A (18-30% GGBS))

- La escoria cristalizada se destina para bases/subbases de carretera principalmente, la industria del vidreo o como material drenante.

Hechos relevantes año 2007:


Escoria

Agua de granulación

Escoria granulada/ Pulpa

Cámara inferior

Cámara superior

• Datos de diseño– Caudal de escoria

(max.): 6 t/min. (pico menor de 1 min.): 10 t/min.

– Temperatura de escoria: 1500 °C– Cabeza de granulación Cámara Superior

• Caudal del agua: 1300 m3/h (bomba de granulación)

• Temperatura de entrada: ≤

45°C• Presión en la cabeza de granulación: 2 bar

– Cabeza de granulación Cámara Inferior• Caudal del agua: 1300 m3/h

(agua recuperada de la condensación)• Temperatura de entrada: ≤

85°C• Presión en la: 0,5 bar

INBA – Datos técnicos


INBA : Tecnología BATEMISIONES: Eliminación emisiones difusas H2 S y SO2

CONSUMO DE AGUA Y DE ENERGÍA MÍNIMO– Consumo de agua: < 1 m3/t escoria– Consumo de energía: < 8 kWh/t escoria

DISMINUCION DE EMISIONES INDIRECTAS DE CO2

Tanque de granulación y

torres de condensación

Tambor separador agua/escoria Area de

almacenamiento1011

730

539

300

0

500

1000

0% 30% 50% 70%

Proporción de escoria granulada de Horno Alto

Kg CO2 por tonelada de cemento fabricado

La utilización de escoria de Horno Alto para la fabricación de cemento puede reducir hasta 700 kg CO2 por tonelada de cemento fabricado.

Ejemplo: 1 Mt/año escoria granulada Hasta 700.000 t/año de CO2 evitadas


Granulacion escoria Hornos Altos Gijon Tecnología BAT: INBA

Tanque de granulación y torres de condensación

Tambor separador agua/escoria

Area de almacenamiento


Escoria cristalizada Hornos Altos La escoria cristalizada se obtiene por enfriamiento lento de la escoria líquida en grandes fosos. La materia cristaliza formando distintos componentes quedando únicamente una pequeña parte de ella en estado vítreo. Una vez enfriada, la escoria se transporta mediante camiones a la planta de trituración y cribado para su preparación en las granulometrías adecuadas.

Escoria bruta de foso

Tamaño 0/200 mm.,Utilizado como subbase en la construcción de carreteras y rellenos en obras públicas o como material drenante.

Escoria 60/110:

Tamaño 60/110 mm, utilizado como materia prima en la industria del vidrio o la fabricación de lana de roca

ZA25

Tamaño 0/25 mm, utilizado como base en la construcción de carreteras


Escoria Horno Alto cristalizada ZA-25

Ejemplos de uso de escoria de horno Alto cristalizada en Asturias


Tipos y cantidades. Proceso de generación: Hornos Altos

Caso práctico: Lodos de horno Alto

- Puesta en marcha en 2006 de un nuevo filtro prensa de membranas para reducir la humedad de los lodos de horno alto (< 27%)

Reciclado del 100% de lodos de HHAA en la industria del cemento, como corrector de hierro en el proceso de clinquerización.

Inversión realizada 1,1 M€Producción año 2007 más de 20.000 t húmedas

SITUACION ANTERIOR SITUACION ACTUALDesde 2001 Reciclado 25% vía cementera (pelletizado con cal) Desde 2006 Reciclado 100% destino

cementera directo


Tipos y cantidades. Proceso de generación: Acería LD

Año 2007 kg/ t acero Destino finalPolvos captaciones Acerías LD 2,4 SinterLodos depuración de gases LD 23,4 SinterEscorias LD 118 Varios o almacenamiento

74,0%% Recuperación gas BOF

44,1m3N / t LSPlanta de cogeneración

15,5m3N / t LSPérdidas por antorcha

59,6m3N / t LSProducción gas BOF

74,0%% Recuperación gas BOF

44,1m3N / t LSPlanta de cogeneración

15,5m3N / t LSPérdidas por antorcha

59,6m3N / t LSProducción gas BOF


Canal de agua residual del proceso de lavado de gas BOF

Separación de lodos “gruesos”

Filtro-prensaLodos “finos” Filtro-prensa

Tipos y cantidades. Proceso de generación: Acería LD

Caso práctico: Lodos depuración gases Acería LDA

Año 2007: Reciclado el 100%. Total más de 75.000 t

Año 2007 Cantidad kg/t) DestinoLodos gruesos 3,3 Sinter o Acería LD (briqueteado)

Lodos finos 12,7 Sinter (previa pelletizacion)


Lodos:

Aglomeración de lodos y polvos siderúrgicos: pelletizado/briqueteado

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

t

LodosLodos

PolvosPolvos

Pellets destino Sinter (%Zn)

Vista conos peletizadoresAglomeración

Composición química media : Fe 45-50%, SiO2 3-5%, CaO 12-17%, P <0.08%, SO3 <0.3%, K2O < 0.1%, Zn < 0.27%.

Humedad: 8 - 11%

Acerías LD-A y LD-GDepuradora Tren AlambrónDepuradora Tren de Chapa

Polvos: Captación 2ª I, II Y III Acería LD-ACaptación Acería LD-GCaptación Situada en Renfe 1Captación planta escorias Acería LDGCaptación Torre E4 (trasiego de materias primas) Captaciones Naves de Colada Hornos Altos Captación DesulfuraciónCaptación en Oxicorte de chatarra.

pellets a Sinter


Aglomeración de lodos y polvos siderúrgicos: pelletizado/briqueteado

- Año 2007, puesta en marcha de una instalación para la fabricación de aglomerados en forma de “briquetas”, compuestas por residuos/subproductos internos con destino Acerías LD.

- Por un lado se consigue la optimización en el proceso de aprovechamiento interno de residuo/subproductos y se abre la posibilidad para la valorización de ciertos residuos peligrosos que actualmente van destinados a vertedero.

Chatarra artificial como carga metálica en la cesta de chatarra del convertidor.

Cascarillas, barreduras de finos de carbón y mineral

Lodos y polvos con altos contenidos en hierro metálico (lavado gas acerías),y otros residuos peligrosos con altos contenidos en hierro total

Refrigerante como sustitución de los pellets de mineral o sinter necesarios en el proceso de conversión

Objetivos Materias primas

- En el año en curso, se han fabricado más de 20.000 t de briquetas con destino Acerías LD


Se obtiene como subproducto en la fabricación del acero. El procedimiento se basa en inyectar oxígeno a presión en el baño metálico que contiene las materias primas líquidas y adiciones para formar la escoria (fundamentalmente cal, dolomía o la propia escoria reciclada).

Su destino, junto con otros materiales de las acerías al oxígeno (escombros de arrabio, limpiezas de carácter metálico de las acerías, etc) es la planta de tratamiento de escorias de acería donde primero se recupera la parte férrica y luego se la somete a distintos tratamientos (molienda y clasificación en distintos tamaños).

Producción aproximada escoria BOF 118 kg/t acero

Escoria de acería LD.

Usos interno:

-Sustituto de espato (convertidor como fundente19/50)

- Material para fondos de conos de escoria

Usos Externos:

- Rellenos controlados (cal libre y expansión)

- Pistas

- Industria del asfalto (10/19 mm)

- Consolidación de residuos en vertedero de RSU


5,73

0,79 0,70

4,24

0

1

2

3

4

5

6

2007

Escoria/escombro producido Uso interno Uso externo Almacenamiento

t ×10

5

Escorias LD : Salida plantas de tratamiento

ArcelorMittal Asturias


0,43

0,36

0,79

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Uso interno

Total Fundente Aceria LDFondo de conos y otros

0,26

0,70

0,41

0,07

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Uso externo

TotalConsolidacion residuos vertedero RSURellenos generales y pistasIndustria del asfalto

2007Escorias LD: Utilización

t ×10

5

t ×10

5


Uso de escoria LD como árido para la fabricación de espaldones de hormigón en masa. Análisis y pruebas realizadas (Ensayos requeridos por la UTE Dique Torres a ArcelorMittal (normativa EHE))- Caracerización acopios- Análisis químicos- Contenido en sulfatos- Contenido en sulfuros- Contenido en cloruros- Cal libre- Periclasa- Análisis mineralógico y petrográfico- Ractividades

Potenciales usos acopios de escoria LD

Uso de escoria LD como árido para la fabricación de bloques de hormigón. Realizados 4 bloques de prueba (10 t) con escoria acopiada del Estrellin y clasificada en lo tamaños (0- 10, 1019, 19/50) en Junio 2008.

Las pruebas realizadas dieron lugar a un ahorro del 10% de cemento debido a la alta densidad de la escoria.

Ingeniería de puertos (En colaboración UTE Dique Torres)

Bloques de hormigón fabricados con escoria LD como árido

Probetas de hormigón fabricadas con escoria LD como árido

Realizadas 11 catas en el acopio del vertedero (área aproximada 65.000 m2 4-5 m potencia y depositada durante

los últimos 4 años): Aprox 1 Mt de escoria LD (0,35 Mm3)


Otras actividades realizadas para el aprovechamiento de residuos (I)

- Regeneración HCl agotado utilizado en la limpieza de la banda de acero de la linea de decapado. Año 2007: más de 33.000 t tratadas para su reciclado en las plantas de decapado y recuperados más de 7.000 t de óxidos de hierro, aprovechados en el proceso de sinterización.

- El proceso se realiza en un reactor en el cual se alimenta tanto la solución agotada como el agua de la limpieza de banda posterior al baño decapante. El cloruro férrico del baño reacciona de la siguiente manera:

2FeCl2 + 2H2O + 1/2O2 ⇔ Fe2O3 + 4HCl

De este proceso se obtiene un ácido con la calidad

suficiente para ser devuelto al proceso, y unos óxidos

de hierro que son recogidos y enviados para su

consumo en las plantas de sinterización.


Otras actividades realizadas para el aprovechamiento de residuos (II)

- Regeneración de aceites residuales y fabricación de grasas

Almacenamiento aceite usado Proceso de

regeneración

Almacenamiento aceite

regenerado

Materia prima para la

fabricación de grasa

(fuera de especificación) Instalación para la

fabricación de grasa

Almacenamiento de grasa

Area de limpieza

Separador de aceites/agua

Lodos y aceitesAgua residual

0

300

600

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 200220032004200520062007

PLANTA C. TRATAMIENTO TOTAL

t

Tratamientos: Filtración, calentamiento, centrifugación y adición de aditivos en caso de ser necesario, hasta conseguir niveles de limpieza adecuados. Estos se realizan directamente en las distintas instalaciones con maquinaria que se desplaza hasta el punto de tratamiento o en una planta destinada al efecto.

A partir de ciertos aceites no aptos para su regeneración debido a su nivel de envejecimiento, se aprovechan para fabricar grasas industriales. Este proceso se realiza por centrifugación añadiendo ciertos aditivos y colorantes.

Año 2007: 50 t de grasa fabricada


ZERORES I+D

Objetivos:Minimizar la cantidad de escorias y residuos destinados a vertederos mediante el desarrollo de iniciativas relacionadas con el reciclado y valorización de los mismos, la recuperación de acopios o depósitos antiguos y la mejora del tratamiento ambiental actual, con objeto de mantener la competitividad industrial desarrollando un proceso siderúrgico compatible con el desarrollo sostenible.

Planificación del proyecto hasta Dic 2010

ArcelorMittal Asturias lidera un proyecto denominado ZERORES “Análisis, desarrollo e implementación de soluciones ecoeficientes para valorización de residuos”, aprobado en el mes de Octubre 2008 dentro del Plan de Ciencia, Tecnología e Innovación (PCTI) 2006-2009.

En el proyecto participan asimismo las empresas Asturiana de Aleaciones, Asturiana de Maquinaria, Sociedad Anónima de Investigaciones Metalúrgicas, Tisirsa, Fundación ITMA, Universidad de Oviedo e Instituto Nacional del Carbón.


– Reducción en origen en la producción de residuos– Optimización en el aprovechamiento de los residuos férricos

• Cascarillas, lodos férricos y aceitosos, barreduras, polvos de captaciones y de molino, virutas,…

– Reducción de residuos y materiales (férricos y no férricos) a vertederos• Férricos: residuos aceitosos y lodos finos con Zn alto (eliminación de aceite,

control y disminución contenido en Zn, industria del cemento..)• No férricos: principalmente escorias de acería LD (técnicas de inertización,

materia prima como árido para hormigón en masa, fabricación de cemento, materia prima en la industria de contrapesos industriales, lana de roca, etc)

– Optimización en la gestión de otros residuos peligrosos.• Residuos ESP sinter, residuos de tuberías de gas de cok, etc.

ZERORES I+D Lineas estratégicas de trabajo e investigación

acero reciclable

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